Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major de Telecomunicações. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na PT Inovação / Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2006

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000426062-Texto+Completo-0.pdf: 4398366 bytes, checksum: a7895c5830e8843972ffac29c4084ef7 (MD5) Previous issue date: 2010 / The constant evolution of market needs requires the availability of computing systems with ever- growing performance. Increases in operating frequencies and instruction level parallelism in microprocessors are not alone sufficient anymore to guarantee performance scaling for such systems. A way to achieve scaling performance has been the adoption of Multiprocessor Systems on a Chip (MPSoCs), which allow distributing application computation costs along a set of processing elements in the MPSoC. The increase in the number of MPSoC processing elements as technology advances into the deep submicron domain is a clear trend. To interconnect such elements it is necessary to employ more efficient communication infrastructures in what concerns electrical characteristics, facility of adoption by designers and performance. Networks on Chip (NoCs) or on chip networks are a clear trend in this sense. In the same way computation performance is expected to increase, so is the performance of communication among processing elements in future MPSoCs. Obviously, NoCs may still suffer from congestion, which degrades the communication quality due, for example, to the increase of latency while delivering messages. The use of adaptive routing algorithms in NoCs allows altogether to solve or at least to alleviate congestion scenarios, but adaptation decisions usually employ only the instantaneous state of the communication network and are based on local information. The problem with this kind of approach is the unpredictability of latency in delivering network packets since the path followed by each packet depends on the state of the network and on the rules adopted by the routing algorithm as well. Additionally, deviations from a route considered congested can take packets to regions with even higher traffic. This thesis proposes two communication infrastructures that allow an improved degree of predictability and are thus more useful to fulfill application communication requirements. Both infrastructures employ source routing strategies. The first, called Hermes-SR NoC, explores the mapping of communication routes at design time. Initial results demonstrate this infrastructure displays gains when compared to the Hermes NoC, a network without congestion solving mechanisms, which uses an XY deterministic routing algorithm. The second infrastructure, called MoNoC (Monitored NoC), explores resources that enable dynamic route adaptation to take place. These resources include special network interfaces, monitors e network probes. Experimental results achieved with MoNoC showed significant reductions for application latency. In both cases, the adoption of adaptive routing algorithms as a base to compute routes enables to turn traffic away from congestion points in the network, which naturally increases latency and packet delivery predictability. / A constante evolução das necessidades de mercado exige que sejam disponibilizados sistemas computacionais com poder de processamento cada vez maior. O aumento da frequência de operação e o paralelismo de instruções em microprocessadores não são mais suficientes para garantir a melhora do desempenho destes sistemas. Uma forma de garantir tal aumento no poder de processamento é o desenvolvimento de sistemas multiprocessados em um único chip (MPSoC), o que permite dividir os custos de computação de aplicações pelos elementos de processamento que o formam. É tendência que o número de elementos de processamento que compõe um MPSoC cresça com o avanço em direção a tecnologias submicrônicas. Para interconectar tais elementos de processamento são necessárias infraestruturas de comunicação mais eficientes do ponto de vista de características elétricas, facilidade de adoção em projetos e desempenho. Redes em chip (do inglês, Networks on Chip ou NoCs) são vistas como uma tendência neste processo. Assim como o aumento do desempenho da computação prevê-se também o aumento do desempenho da comunicação entre os elementos de processamento. Obviamente, NoCs podem sofrer com fenômenos de congestionamento, que degradam a qualidade das comunicações devido, por exemplo, ao aumento da latência de entrega de mensagens. O uso de algoritmos adaptativos em NoCs permite reduzir o congestionamento, mas decisões de adaptação são normalmente baseadas no estado instantâneo da rede e apenas no uso de informação local. O problema deste tipo de abordagem é a imprevisibilidade da latência de entrega de pacotes, visto que a rota a ser utilizada por um pacote depende do estado da rede e da regra adotada pelo algoritmo de roteamento. Adicionalmente, o desvio de uma rota considerada congestionada pode levar a outras com concentração de tráfego ainda maior.O presente trabalho propõe duas infraestruturas de comunicação que permitem maior previsibilidade, sendo assim úteis para melhor atender requisitos de comunicação de aplicações. Ambas as infraestruturas propostas empregam roteamento na origem. A primeira, denominada NoC Hermes- SR explora o mapeamento de rotas de comunicação realizado em tempo de projeto. Resultados iniciais mostram um ganho desta infraestrutura de comunicação quando comparada à NoC Hermes com roteamento determinístico XY, uma NoC sem mecanismos para reduzir congestionamentos. Na segunda infraestrutura de comunicação, chamada MoNoC (de NoC Monitorada), exploram-se recursos que contribuem para permitir adaptação de rotas, tais como interfaces de rede, monitores e sondas de rede. Resultados capturados para tal infraestrutura apresentaram reduções significativas de latência de aplicação. Em ambos os casos, a adoção de algoritmos de roteamento adaptativos quando utilizados como base para a definição de rotas permite contornar caminhos congestionados na rede aumentando a previsibilidade de latência de entrega de pacotes.

Atualmente uma preocupação comum em todos os ambientes envolvidos em interconexões de computadores é criar mecanismos que possibilitem a interação entre programas con tidos em diversos equipamentos. A ISO propõe uma forma padronizada para comunicações entre sistemas abertos e o nível de transporte é parte importante dessa padronização. O objetivo deste trabalho é descrever a irnplementação de um serviço de transporte para uma máquina de qrande porte com a intenção de utilizá-lo numa rede local de computadores, Descreve-se no texto o modelo OSI e a proposta para redes locais, o padrão de transporte ISO classe 4 e os sistemas utilizados. Finalmente, é descrita a implernentação num computador de grande porte. / Nowadays, a very cormnon preocupation at severai environments o£ computers interconnection is the creation of mechanisms which make possible the interaction between routines contained in different equipments. The purpose of ISO is a layered standard architecture for Open Systems Interconnection and the transport level is an irnportant component of architecture. The purpose of this work is to describe the implementation of a transport protocol to a large computer with a view to use in a local network. It describes the OSI model and the local network standards, the ISO transport standard class 4 and the used system. At last, it describes the implementation for a large computer.

Atualmente uma preocupação comum em todos os ambientes envolvidos em interconexões de computadores é criar mecanismos que possibilitem a interação entre programas con tidos em diversos equipamentos. A ISO propõe uma forma padronizada para comunicações entre sistemas abertos e o nível de transporte é parte importante dessa padronização. O objetivo deste trabalho é descrever a irnplementação de um serviço de transporte para uma máquina de qrande porte com a intenção de utilizá-lo numa rede local de computadores, Descreve-se no texto o modelo OSI e a proposta para redes locais, o padrão de transporte ISO classe 4 e os sistemas utilizados. Finalmente, é descrita a implernentação num computador de grande porte. / Nowadays, a very cormnon preocupation at severai environments o£ computers interconnection is the creation of mechanisms which make possible the interaction between routines contained in different equipments. The purpose of ISO is a layered standard architecture for Open Systems Interconnection and the transport level is an irnportant component of architecture. The purpose of this work is to describe the implementation of a transport protocol to a large computer with a view to use in a local network. It describes the OSI model and the local network standards, the ISO transport standard class 4 and the used system. At last, it describes the implementation for a large computer.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-18T18:51:35Z No. of bitstreams: 1 2015_KimMoraesMota.pdf: 2053512 bytes, checksum: e83446c12f2f6335b56da16ea1566b39 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-03-21T21:13:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_KimMoraesMota.pdf: 2053512 bytes, checksum: e83446c12f2f6335b56da16ea1566b39 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-21T21:13:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_KimMoraesMota.pdf: 2053512 bytes, checksum: e83446c12f2f6335b56da16ea1566b39 (MD5) / A busca pela evolução tecnológica, que permita que as redes de telecomunicações se desenvolvam de forma inovadora, fomenta as pesquisas relacionadas às tendências, às perspectivas e às características das futuras redes de comunicação sem fio. Motivado pela exploração de futuras redes de telecomunicação, este trabalho apresenta a análise de capacidade do canal para redes sem fio operando na faixa de ondas milimétricas e em ambientes em desvanecimento, modelados pelas distribuições generalizadas α-µ e κ-µ. Mais especificamente, são exploradas a capacidade de canal, a capacidade ergódica e a capacidade de outage, considerando-se as frequências de 28 GHz, 38 GHz, 60 GHz e 73 GHz com 1 GHz de largura de banda. Ademais, são realizadas comparações de capacidade de sistemas móveis atuais com redes em ondas milimétricas. Esta dissertação de mestrado analisa também a capacidade de sistemas em cenário de compartilhamento espectral. São obtidas expressões gerais e exatas para a função de densidade de probabilidade, para a função de distribuição acumulada e para o valor médio da razão de variáveis aleatórias independentes e não identicamente distribuídas, modeladas pela distribuição η-µ. Por meio das expressões obtidas avalia-se a probabilidade de outage, a capacidade limitada ao atraso e a capacidade ergódica de redes em compartilhamento espectral. Os resultados obtidos permitem que se avaliem os limites teóricos da capacidade do tráfego de dados de redes operando em ondas milimétricas e de redes em cenário de compartilhamento espectral. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The quest for technological evolution, that allows telecommunications networks are developed in an innovative way, promotes the researches related to trends, perspectives and characteristics of future wireless communication networks. Motivated by the exploitation of future telecommunication networks, this work presents the channel capacity analysis of wireless networks operating in the millimeter waves frequency range and in fading environments, modeled by α-µ and κ-µ generalized distributions. More specifically, the channel capacity, the ergodic capacity and outage capacity, considering the frequencies in 28 GHz, 38 GHz, 60 GHz and 73 GHz with 1 GHz bandwidth are exploited. Moreover, capacity comparisons are made between current mobile systems and millimeter wave networks. This work also analyzes the systems capability in spectrum sharing scenario. General and exact expressions for the probability density function, cumulative distribution function and for the average ratio of independent and not identically distributed η-µ random variables are obtained. From the obtained expression, the outage probability, the delay-limited capacity and the ergodic capacity in sharing spectrum systems are evaluated. The results allow us to evaluate the theoretical capacity limits of the network data traffic operating in millimeter waves and in spectral sharing scenarios.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:52:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000390448-Texto+Completo-0.pdf: 3825423 bytes, checksum: a1aa91f7d0cc0340b01a36c9bad7d632 (MD5) Previous issue date: 2007 / The tendency of IP based convergent networks technology makes necessary the quality of service maintenance, controlled management and offer of different services availability. In this way, the importance of performance indicators (KPI – Key Performance Indicators) acquirement that allows network planning and management grows, leading several alternatives research. In order to obtain the performance indicators from the network, different institutions established standardization systems. Among them, Internet Engineering Task Force (IETF) formed specific task work groups and the information flow export specification was under IP Flow Information Transport (IPFIX) responsibility. This kind of information has been used in an expressive number of application including traffic engineering tasks, network planning, service management and attack detection. Following the IPFIX recommendations, present work focuses in a development of a system to acquire, store, export and analyze flow statistics. Therefore, each one of flow information transport elements are implemented and evaluated as well as a Traffic Matrix application. The prototype was evaluated in a real and controlled environment to verify stability and accuracy. Based on obtained results, an adaptation was accomplished in order to improve the performance of system in applications that need a historical base of measurements. / A tendência no uso de redes convergentes baseadas na tecnologia IP leva a uma necessidade cada vez maior de se manter a qualidade, a gerência controlada e a disponibilidade dos diferentes serviços oferecidos. Nesse contexto, a obtenção de indicadores de desempenho (KPI) que permitam o gerenciamento e planejamento da rede cresce em importância, fazendo com que diversas alternativas com esse objetivo sejam pesquisadas. Conseqüentemente surgem, por parte de diferentes órgãos normativos, iniciativas buscando a padronização de sistemas capazes de extrair esses indicadores da rede. Entre esses órgãos, o Internet Engineering Task Force (IETF) buscou formar diversos grupos de trabalho com objetivos bastante específicos dentro desse contexto, sendo que a especificação da exportação das informações de fluxo ficou a cargo do IP Flow Information Transport (IPFIX). Estas informações vêm sendo largamente utilizadas em um grande número de aplicações, incluindo sistemas de engenharia de tráfego, planejamento de redes, gerência de serviços e detecção de ataques. Seguindo as recomendações do IPFIX, o presente trabalho foca no desenvolvimento de um sistema para aquisição, exportação e análise de informações de fluxo. Para tanto, são implementados e avaliados cada um dos elementos responsáveis pelo transporte das informações de fluxo, bem como uma aplicação case de geração de matriz de tráfego. A avaliação do protótipo implementado foi realizada em um ambiente real e controlado, visando verificar a sua estabilidade e precisão. A partir dos resultados obtidos, foi realizada uma adaptação ao sistema, melhorando assim o seu desempenho em aplicações que necessitam de uma base histórica de medições.